Попов, Игорь Александрович. Гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах. Интенсификация теплообмена : монография

гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В КАНАЛАХ С ВСТАВКАМИ ИЗ ВЫСОКОНОРИСТОГО ПРОНИЦАЕМОГО ЯЧЕИСТОГОМАТЕРИАЛА 4.1. Математическое описание влияния основных режимных параметров и геометрических размеров канала и интенснфикаторов на гидросонротивление и теплоотдачу в каналах с высокопористыми ячеистыми материалами 4.1.1. Тепловое состояние элементов с пористым охлаждением Рассмотрим механизмы переноса в высокопористых структурах при некоторых допущениях. Представим элемент с пористым охлаждением как трехслойную кон­ струкцию, включающую тепловоспринимаемый слой, пористый слой и осно­ ву (рис.4.1). Твердый каркас пористого слоя имеет хорошие тепловой и механический контакты с ограничивающими его непроницаемой тепловос- принимаемой стенкой (у=0) и основой (y=h). Охлаждающая жидкость дви­ жется вдоль тепловоспринимаемой стенки, т.е. направления падающего те­ плового потока и скорости движения в охлаждающем пористом слое взаим­ но перпендикулярны. Для анализа температурных состояний скелета порис­ того материала и текущего сквозь него охладителя, пористую среду будем рассматривать как гомогенную смесь двух сплошных сред - твердого каркаса и движущейся жидкости, которые обмениваются теплом и характеризуются собственными постоянными значениями теплофизических свойств: тепло­ проводностью Хж и Хк, теплоемкостью Срж и Ск и т.д. Будем считать также, что рассматриваемое течение жидкости невозмущенное и установившееся; задана скорость невозмущенного движения охладителя wo, а не продольный градиент давления; осевая теплопроводность каркаса пористого слоя принеб- режимо мала. При рассмотрении процессов теплообмена в каналах с пористыми вставками следует выделить два случая: пористая вставка либо имеет совер­ шенный (идеальный) контакт со стенками канала (рис.4.1а), либо не имеет такого контакта (рис.4.16). 8 3